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Adrian est le premier de la saison. Au moins pour le Pacifique Nord. Les cyclones reviennent dans notre hémisphère. Le National Hurricane Center de la National Oceanic and Atmospheric Administration entame ainsi son alphabet annuel (ce centre de la NOAA des États-Unis est spécialisé dans la veille cyclonique).

 

 

 

 

Le jeudi 9 juin 2011 à 07h32 PDT (Pacific Daylight Time, heure de Los Angeles), soit 14h32 UTC ou 16h32 heure de Paris, le cyclone Adrian – premier de la saison dans la zone orientale du Pacifique Nord -, était par 14° N et 104° W, au large du Mexique. (© NOAA)

 

 

Signe des temps, le cyclone ne se contente plus de rugir… il gazouille. Depuis le 1er juin, jour de l’ouverture officielle de la saison cyclonique en Atlantique Nord, la NOAA propose le suivi en temps réel des cyclones tropicaux sur Twitter. Avec deux comptes distincts, l’un pour l’Atlantique (essentiellement les Antilles et le golfe du Mexique) et l’autre pour le Nord-Est du Pacifique.

 

Même si aucune tempête tropicale n’est encore signalée ce jeudi 9 juin au soir dans l’Atlantique Nord, cela ne devrait pas tarder. Comme l’indique l’une des bouées du National Data Buoy Center, l’eau de surface est à 80.4 degrés Fahrenheit (soit 26,89 °C) au Sud du Cap Vert, pas très loin de la zone de convergence intertropicale (ZCIT) ou Pot-au-Noir.

 

 

 

Pour les cinq prochains jours, à compter de ce jeudi 9 juin 2011 au soir, cette carte trace la trajectoire prévue pour le cyclone Adrian. Ses caractéristiques du moment figurent au-dessous de la carte. (© NOAA)

 

 

Encore un petit réchauffement et le phénomène devrait démarrer. On considère généralement qu’il faut une eau à 27 °C pour réchauffer les couches d’air supérieures, par des ascendances très actives. C’est ce qui se produit dans la partie orientale de l’océan Atlantique subéquatorial. Cependant, si une inversion de température survient, elle empêche la formation des cumulonimbus à fort développement vertical. La chaleur se concentre alors dans les basses couches, jusqu’au moment où l’énergie accumulée est assez forte pour que l’ascendance perce la couche stable.

 

Il en résulte une baisse de pression importante dans la colonne nuageuse. Le fort gradient de pression génère un déplacement d’air, de plus en plus rapide le long de la dépression. Cet air est dévié par la force de Coriolis, vers la droite dans l’hémisphère Nord. Un tourbillon est né sous la colonne nuageuse ascendante.

 

 

 

Le suivi satellitaire du cyclone est un outil essentiel. (© NOAA)

 

 

À cause de la vitesse croissante du vent, due au gradient de pression (d’origine thermique), une très grande force centrifuge apparaît. Elle ne peut être compensée que par une forte baisse de pression, d’origine dynamique, dans la colonne centrale. Les particules d’air s’y affaissent, réchauffant l’air sur toute sa hauteur. Le ciel est y est limpide. L’oeil du cyclone est formé.

 

La dépression s’accélère alors vers l’Est de l’Atlantique, la mer des Antilles ou le golfe du Mexique. Parfois, elle revient ensuite vers l’Europe jusqu’aux latitudes tempérées. Quoi qu’il en soit, jusqu’à l’automne au moins, le gazouillis ne devrait plus cesser.

 

O.C.

 

 

En Atlantique, à la bouée NOAA 13001, par 11°46’ N et 23° 00’ W, l’eau est à 80.4 degrés Fahrenheit soit quasiment les 27 °C fatidiques… L’une des conditions pour la formation d’un cyclone. (© NOAA)

C’est à la fin de la foire qu’on compte les bouses… Cette sentence paysanne, bien connue des régatiers, s’applique parfaitement aux tentatives de record autour du monde. Les bouses étant alors la métaphore (je vous l’accorde pas très glamour) des points de trace laissés par les bateaux sur les écrans des sites de Sodeb’O et de Banque populaire V avant son abandon (pour ne parler que des tentatives les plus récentes). Car, derrière la technologie de qualité mise en oeuvre par des gens compétents, il convient de savoir de quoi on parle et que le mode de calcul laisse nécessairement une certaine latitude à la prudence dans l’interprétation instantanée de l’avance ou du retard d’untel sur untel et inversement !

 

 

 

C’est au cap Horn que l’équipage qui tente un record sait avec une véritable précision où il en est… à condition de ne pas le doubler trop loin de terre. (© Team Groupama)

 

 

Afin d’expliquer comment sont faits ces calculs, rappelons quelques fondamentaux concernant le tour du monde qui n’est rien d’autre qu’un tour de l’Antarctique par les trois caps (Bonne-Espérance, Leeuwin et Horn), commençant et finissant dans l’hémisphère Nord, en l’occurrence en Atlantique Nord dans le cas qui nous occupe ici. Pour la distance théorique d’une telle circumnavigation, le World Speed Sailing Record Council (WSSRC) retient 21 760 milles en équipage et… 21 769 milles en solitaire (il est vraisemblable que le WSSRC commette ici une petite erreur, probablement une coquille). Quoi qu’il en soit, cette distance de 21 760 milles correspond à la circonférence terrestre à l’équateur, soit 40 300 kilomètres.

 

En réalité, pour être encore plus précis, la règle du WSSRC prévoit qu’un tour du monde coupe au minimum une fois toutes les longitudes et fait un minimum de 21 600 milles sur l’orthodromie (arc de grand cercle). Mais cela impliquerait un tour de l’Antarctique par… 63° Sud, ce qui n’est évidemment pas réaliste (ce sont néanmoins ces 21 600 milles de la distance plancher qui sont utilisés comme distance au but dans les calculs du programme informatique Géovoile, voir ci-dessous).

 

 

 

Comme pour Sodeb’O et pour Groupama 3 l’an dernier, la cartographie en technologie Flash du site de Banque populaire est due à la société Géovoile. Elle est alimentée en données par René Boulaire, pour les routes climatologiques moyennes, les traces et les informations du bord. Et par MétéoStrategy pour les champs de vent de Banque populaire, Météo-France fournissant ceux de Sodeb’O (© Banque populaire)

 

 

Avant de rentrer dans le vif du sujet, une ultime curiosité concernant la ligne de départ et d’arrivée. Pour le Trophée Jules Verne, elle est depuis toujours parfaitement claire. C’est une ligne virtuelle en Manche, entre le phare de Créac’h à Ouessant et celui du cap Lizard en Angleterre. Mais pour le record du tour du monde en solitaire, il subsiste un flou artistique car rien n’est figé dans le marbre. Si depuis le record d’Ellen MacArthur inclus, de novembre 2004 à février 2005, c’est bien cette même ligne entre Ouessant et Lizard qui a été utilisée par tous les solitaires, la validant de facto, celle dans le goulet de Brest, face au phare du Petit Minou, le fut à plusieurs reprises par le passé. Il ne faudrait pas qu’elle le soit de nouveau alors que ce record risque de se jouer à l’avenir au dixième de noeud, voire au centième de noeud, ce qui rend indispensable de toujours le comparer strictement sur le même parcours (je ferme cette parenthèse qu’il serait souhaitable que le WSSRC et l’ISAF tranchent une fois pour toutes ; la ligne en Manche est bien évidemment la meilleure parce qu’elle permet à un concurrent de rallier ensuite n’importe quel port de son choix, en France, en Grande-Bretagne ou ailleurs).

 

Voilà pour le calcul de la moyenne finale qui se base donc sur la distance précitée :
* Trophée Jules Verne établi du 31 janvier au 20 mars 2010 par Franck Cammas et l’équipage de Groupama 3 en 48 jours, 7 heures, 44 minutes et 52 secondes : soit 18,76 noeuds sur les 21 760 milles de la route théorique.
* Record du tour du monde en solitaire (également d’Ouest en Est) établi du 23 novembre 2007 au 20 janvier 2008 (heure française) par Francis Joyon à bord d’Idec en 57 jours, 13 heures, 34 minutes et 6 secondes (soit 15,84 noeuds sur les 21 769 milles de la route théorique selon le WSSRC, mais ce calcul est erroné, la moyenne serait de 15,76 noeuds sur 21 769 milles et de 15,75 noeuds sur 21 760 milles).

 

Cependant, les pointages intermédiaires s’effectuent sur une route climatologique moyenne (une route de référence d’un point de vue mathématique) optimisée autour de 24 500 milles afin d’être plus proche de la réalité. En effet, la trace réellement effectuée est bien au-delà en nombre de milles : lors de sa dernière tentative, Sodeb’O a parcouru 28 125 milles contre seulement 26 400 milles pour Idec, car Joyon avait parfaitement réussi sa trajectoire, notamment à la descente de l’Atlantique : il affichait ainsi une moyenne de 19,09 noeuds sur sa circumnavigation, celle de Coville atteignait 19,58 noeuds. Cette route moyenne est bien une route théorique, puisqu’en fonction des statistiques climatologiques d’une part et des polaires de vitesse du bateau d’autre part, elle est composée de points de passage (waypoints) définis à l’avance et qui s’avèrent assez vite différents de ceux réellement entrés à bord par le navigateur pour faire tourner le routage (et modifiables en permanence).

 

 

 

Le clic sur le bateau defender (ici Idec de Francis Joyon) indique bien la position qu’avait réellement celui-ci lors de sa tentative, au même moment depuis le départ, sur la trace qu’il avait effectivement parcourue. Cependant, sa distance au but (19956,4 milles ici) n’est pas celle qui correspondait à cette position mais celle recalculée sur la base de la route climatologique moyenne du challenger (Sodeb’O dans le cas présent), afin de pouvoir comparer des choses comparables et de donner un écart significatif (retard de 184,6 milles, soit 19956,4 – 20141 = -184,6). Dans l’étiquette en haut à gauche, la route fond (214°) et la vitesse fond (25,9 noeuds) sont celles du challenger (Sodeb’O ici) sur les 15 dernières minutes, le vent (F5 ESE) étant bien le vent réel transmis depuis la centrale de navigation du bord, mais donné avec un léger flou en Beaufort… afin de ne pas permettre aux équipes concurrentes de reconstituer les polaires de vitesse du bateau. (© Sodeb’O) 

 

 

Dans le cas des deux tentatives évoquées ici, comme pour un grand nombre de précédentes, c’est René Boulaire qui prépare les waypoints de la route climatologique moyenne (René Boulaire est un grand spécialiste du suivi à la trace – ou tracking en anglais – qu’il a développé au sein de l’Union nationale pour la course au large, depuis la glorieuse époque des débuts du standard C et de MaxSea, et qu’il continue de faire évoluer avec des outils plus performants sur lesquels je vais revenir ; il est aussi, entre autres, le concepteur, d’un point de vue technique, du système des portes de la Barcelona World Race). Pour le suivi du record en cours (on l’appellera le challenger), cette route est fournie au remarquable programme mis au point par Yann Groleau de la société Géovoile qui a su créer une cartographie épurée et très fluide (un reproche tout de même : le tableau des positions et des performances devrait remonter jusqu’au départ alors qu’il ne permet de consulter les archives que sur un tout petit peu plus de deux jours ; si bien que pour étudier l’avance ou le retard, il faut jouer avec le curseur du bas de la carte et l’étiquette en haut à gauche, ce qui n’est ni pratique ni fiable pour une vision synoptique des choses).

 

Passionné de cartographie et créateur de sites Internet, Yann Groleau a lancé son programme en 2005, pour un copain disputant la Mini-Transat. Il a alors eu la surprise de se rendre compte que personne n’avait développé sur la Toile l’usage de la technologie Flash pour le traitement cartographique des courses au large… Si bien qu’il est devenu leader en ce domaine pour les suivis de records, assurant aussi certaines épreuves comme la dernière Route du Rhum. Son programme intègre en parallèle la trace réelle (tracée avec un point tous les quarts d’heure à l’échelle du globe) du record de référence (que l’on appellera le defender).

 

Chose importante à savoir, la route climatologique n’est jamais strictement la même d’un défi à un autre et elle fait l’objet d’une « négociation » avec l’équipe du challenger, pour des considérations non seulement liées à la manière de naviguer du skipper, aux caractéristiques et aux performances du bateau, mais aussi à des objectifs de communication. Tout ces paramètres débouchent sur une route qui est un scénario parmi d’autres possibles (c’est vrai pour un record, cela l’est heureusement moins pour une course avec des marques de parcours, comme la Barcelona World Race, dont le suivi est obligatoirement plus fiable, ne serait-ce que pour publier des classements… même si l’histoire de la course au large est émaillée de contestations sur les modes de calcul !).

 

 

 

 Le tableau des positions et des performances ne permet malheureusement pas de remonter au-delà d’un peu plus de deux jours. Alors qu’il faudrait qu’il soit accessible en continu jusqu’au moment du départ. (© Sodeb’O)

 

 

Tant et si bien que les waypoints peuvent même évoluer en cours de défi, surtout quand la situation isobarique est compliquée et atypique comme en ce moment (sans même parler ici du problème des glaces dont il y a fort à parier que la Velux 5 Oceans est passée à des endroits où elle ne serait peut-être pas allée si elle avait eu les mêmes informations que la Barcelona World Race qui a ainsi rajouté des portes, modifiant donc la route climatologique moyenne). Un déplacement de waypoint dans le programme entraîne automatiquement un lissage de la route en aval de celui-ci.

 

Rassurez vous, cela n’a pas une incidence majeure sur les calculs qui font varier cette route climatologique moyenne entre un minimum de 24 000 milles et un maximum de 25 000 milles. Ces 1 000 milles d’écart représentent 4 % sur un tour du monde et c’est donc le strict minimum qu’il faut intégrer comme marge d’erreur dans les calculs d’avance ou de retard. Ceux-ci ne doivent donc pas être pris au pied du chiffre… mais comme des indications. Sans compter qu’il faut bien évidemment comparer avec la météo et les performances engrangées par le defender lors de sa propre tentative, au même jour de son record et les jours suivants si l’on veut faire un peu de prospective comme nous essayons de le faire dans notre suivi.

 

L’autre chose importante à savoir concerne le mode de calcul proprement dit. Si la trace du defender est bien celle réellement réalisée par celui-ci lors de son record victorieux (donc à un instant donné du record par rapport à l’instant zéro, le defender était bien là où il figure sur la carte), l’étiquette que l’on obtient en cliquant sur le bateau defender n’indique pas la distance qui lui restait réellement à parcourir, au point géographique concerné, mais qu’il lui resterait virtuellement à couvrir, non seulement en étant parti en même temps que le challenger, mais aussi et surtout sur la même route climatologique moyenne avec des waypoints identiques (qui ne sont donc pas nécessairement les mêmes que ceux de la trace du defender… eux-mêmes différents de la route climatologique moyenne qui avait été définie en théorie avant son départ comme on l’a vu ci-dessus). Tout cela, afin de pouvoir effectuer des comparaisons de distances au but. Autrement dit, le programme fait rejouer le record en cours au defender. C’est donc une méthode qui doit faire considérer les comparaisons d’avance et de retard comme des ordres de grandeur fiables plutôt que des valeurs absolues fines. Les concepteurs précités de ce système de qualité ne prétendent d’ailleurs pas à autre chose.

 

 

 

 

Dans le suivi d’une course, comme la Barcelona World Race ici, dont René Boulaire s’occupe également en ce qui concerne le calcul de la route climatologique moyenne, cette dernière est d’autant plus importante qu’elle détermine les classements. Le problème est encore plus complexe lorsque des waypoints sont modifiés, par exemple pour les portes des glaces (ici celles du Sud de l’Australie qui sont en fait des limites de rayon d’action pour les secours), le programme prévoyant alors un savant lissage des trajectoires. (© Barcelona World Race) 

 

 

Restent les points de comparaison incontestables que sont le cap Horn (il agit comme une marque de parcours à enrouler, à condition qu’il ne soit pas doublé trop loin au large) et bien sûr, la ligne d’arrivée. Et dans une moindre mesure, les longitudes des records intermédiaires (océan Indien : entre le cap des Aiguilles par 20° E et South East Cape en Tasmanie par 146° 49’ E ; Pacifique entre ce dernier cap et le cap Horn par 67° 16’ W ; équateur à équateur via le cap des Aiguilles et le Horn).

 

Enfin, pour suivre avec profit une tentative de record, il faut parler des données météo qui sont proposées par les sites. Les champs de vent que l’on peut afficher pour Banque populaire proviennent du modèle numérique de prévision américain GFS (Global Forecast System) à couverture mondiale et son traitées par MétéoStrategy, sur la base des quatre réseaux synoptiques principaux par jour (de 0, 6, 12 et 18 heures UTC), de façon à être interpolés automatiquement pour êtres synchronisés avec les heures des positions (toutes les heures sur le site de Banque populaire mais tous les quarts d’heure sur celui de Sodeb’O, c’est une première pour un tour du monde ; le vent affiché est donc ce que le modèle prévoyait pour l’heure indiquée). Même chose pour les données météo de Sodeb’O mais celles-ci proviennent des modèles mondiaux de Météo-France, dont le modèle européen du Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (CEPMMT). MétéoStrategy et Météo-France fournissent leurs données à Géovoile qui les intègre dans son programme.

 

 

 

En équipage sur Groupama 3 ou en solitaire sur Sodeb’O, Thomas Coville suit une route climatologique moyenne nécessairement distincte puisque les bateaux et les manières de naviguer sont différentes. (© Team Groupama) 

 

 

Plus intéressant est le vent mentionné dans l’étiquette en haut à gauche de l’écran. En effet, celui-ci est le vent réel observé (calculé à bord par la centrale de navigation à partir de la vitesse du vent apparent et de la vitesse surface du bateau). Il est transmis automatiquement par une balise Trident (anciennement balise OC Tracker, cette partie de la société de Mark Turner ayant été revendue à Yellowbrick), toutes les quinze minutes (en cas de défaillance, le standard C permet de récupérer n’importe quand les données GPS – position, route fond et vitesse fond – mais pas celles de la centrale de navigation). Ces données de vent sont donc reçues à terre en relèvement et en noeuds mais René Boulaire les traduit en direction et en force Beaufort afin que les équipes concurrentes ne puissent pas déduire les polaires de vitesse du bateau concerné d’indications qui seraient trop précises.

 

Pour les mêmes raisons, la route fond (sous l’intitulé « cap ») et la vitesse fond sont les moyennes des quinze dernières minutes (y compris pour Banque populaire même si la position précédente est celle d’une heure avant). D’ailleurs, d’autres informations qui ne sont pas diffusées par les équipes sont fournies par la balise qui est connectée à la centrale de navigation et au réseau NMEA du bord. Celles-là font partie de ces innombrables données à débriefer, après une course ou un record, pour améliorer une manière de naviguer, optimiser un bateau ou en concevoir un nouveau. Des coulisses naissent ainsi les futures victoires.

 

O.C.
 

L’Atlantique au Sahel. Rechercher un otage dans le désert, c’est comme localiser un naufragé dans l’océan. Sauf qu’il y a généralement une balise de détresse positionnant l’homme à la mer quand les ravisseurs font tout pour ne pas se faire repérer. Ce qui n’est pas évident… à moins de ne passer aucun coup de fil et de n’émettre aucune source de chaleur dans la nuit froide du Sahara.

 

Les sept personnes enlevées par Al-Qaïda au Maghreb islamique, au Niger le jeudi 16 septembre, dont cinq Français travaillant pour Areva à l’extraction de l’uranium – stratégique pour l’industrie nucléaire civile et l’armement atomique français – sont ainsi essentiellement recherchées (outre les satellites espions, les Mirage F1 et le renseignement à terre) par au moins deux avions Atlantique 2 (ATL2) de la flottille 23F de l’aéronautique navale, basée à Lann-Bihoué, près de Lorient. Dès le vendredi 17 septembre, ils ont été acheminés à Niamey (Niger) avec cinq équipages complets, aptes à se relayer nuit et jour (l’aéronautique navale a cent ans en cette année 2010 ; Lann-Bihoué accueille les flottilles 4F, 23F, 24F et 28F et en 2011, la 21F – jumelle de la 23F – quittera Nîmes-Garons, qui fermera, pour Lann-Bihoué où travailleront alors 2 000 personnes).

 

 

 

À la recherche des otages et de leurs ravisseurs, l’Atlantique 2 délaisse l’océan pour la mer de sable. (© Bruno Arribard / Marine nationale)

 

 

Armé par deux pilotes et un mécanicien, un officier coordinateur tactique, cinq opérateurs électroniciens, plus un à trois observateurs selon le type de mission, l’Atlantique 2 est un avion dédié à la recherche et au sauvetage en mer, pour lequel il embarque des chaînes SAR (Search and Rescue) largables (la flottille 23F est en alerte permanente, capable de faire décoller un avion au maximum deux heures après le déclenchement d’une balise), à la surveillance maritime des approches de nos côtes, par exemple contre les pollutions (notamment les dégazages) ou pour la surveillance des pêches, mais aussi contre le trafic de drogue ou la piraterie. À cet effet, des appareils sont notamment détachés à Dakar (Sénégal), en Atlantique tropical (21F), et à Djibouti, en océan Indien. Forte de deux cent cinquante marins dont cent-quinze techniciens, la flottille 23F dispose de huit Atlantique 2, sur un total de vingt-sept du même type dans la Marine nationale.

 

Une autre de leurs missions, la plus secrète et sans doute la plus essentielle pour cet aéronef militaire, est la lutte anti sous-marine, en particulier pour la protection des quatre sous-marins nucléaires lanceurs d’engins (SNLE) – le Triomphant, le Téméraire, le Vigilant et bientôt le Terrible (prolongeant la longue histoire de la Marine nationale, leurs noms sont en adéquation avec les armes monstrueuses qu’ils transportent) – lesquels assurent à tour de rôle la permanence de la dissuasion nucléaire française sous l’égide de la Force océanique stratégique (FOST).

 

 

 

Derrière les deux pilotes, l’Atlantique 2 abrite jusqu’à dix opérateurs pour servir toute l’électronique embarquée. Notez les observateurs dans le nez de l’appareil (© Bruno Arribard / Marine nationale)

 

 

Successeur du célèbre Breguet Atlantic, l’Atlantique 2 est entré en service en 1990. Capable de patrouiller jusqu’à 11 heures et 600 nautiques (les milles des aviateurs) de sa base, en capacité maximale (ou 8 heures et 1 000 nautiques), volant alors entre 270 et 500 km/h, son autonomie avec réserves supplémentaires peut être portée à 18 heures pour une traversée de 9 000 kilomètres, à une vitesse de croisière de 600 km/h. Ces performances en font un excellent instrument de recherche, apte à voler du ras des flots (ou du sable) jusqu’à 30 000 pieds (9 144 mètres).

 

Ce sont surtout ses instruments qui sont sollicités dans le cas présent. Le système de combat de l’Atlantique 2 est composé d’un ordinateur central, alimenté par des capteurs tactiques. Son traitement acoustique est ainsi capable de suivre les bouées qu’il largue pour traquer un sous-marin en plongée. Son radar à compression d’impulsion peut détecter des cibles de très faibles dimensions, en l’occurrence un simple périscope perdu dans une mer forte ! Quant à sa détection d’émission radar à très large bande de veille, elle intercepte des émissions extrêmement brèves.

 

 

 

La principale mission militaire de l’Atlantique 2 est la lutte contre les sous-marins. (© Marine nationale) 

 

 

S’y ajoutent un détecteur magnétique pour localiser avec précision et reconnaître des sous-marins. Plus un détecteur infrarouge pour identifier à grande distance, de jour comme de nuit, tout objet ou être humain en surface. Avec ses nombreux moyens d’imagerie (photo et vidéo) et d’interception des communications radio, c’est à cette capacité de renseignement de l’Atlantique 2 que l’on fait actuellement appel dans le Sahara. Plutôt que, jusqu’à preuve du contraire, à ses divers moyens de combat, tels que les fameux missiles Exocet.

 

O.C.
 

Atmosphère, atmosphère, elle a une belle gueule d’atmosphère ! La nouvelle version du modèle numérique de prévision Arpège de Météo-France entre en service. Depuis le 3 décembre, elle tournait comme doublure de la précédente. Ayant appris à voler de ses propres ailes, ses moniteurs lui ont délivré sa licence. Elle se lance désormais en solo.

 

 

C’est au Centre national de prévision de Toulouse que les prévisionnistes de Météo-France utilisent entre autres le modèle numérique de prévision Arpège. (© Météo-France / Pascal Taburet)

 

 

Comme ses homologues américain GFS (Global Forecast System) et européen CEPMMT (ECMWF en anglais), Arpège est un modèle mondial. Il permet des prévisions à 4 jours. Sa maille est de 85 kilomètres aux antipodes. Mais elle est optimisée à 20 kilomètres autour de la France. Désormais, la nouvelle version offre une résolution de 50 kilomètres dans le Pacifique Sud et de 11 kilomètres sur l’Europe de l’Ouest et le proche Atlantique.

 

Entre le sol et près de 70 000 mètres d’altitude, Arpège propose 10 étages supplémentaires, dans les basses couches, passant de 60 à 70 niveaux au total. En outre, il est maintenant alimenté par beaucoup plus de données satellitaires dont la densité double (une donnée tous les 125 kilomètres au lieu d’une tous les 250 kilomètres précédemment).

 

 

 

Sur l’Europe de l’Ouest et le proche Atlantique, Navimail donne accès au modèle Arpège optimisé (cadre jaune), avec une maille qui passe désormais de 20 à 11 kilomètres, suivant 70 niveaux verticaux, pour une échéance à 4 jours. (© Météo-France / Navimail) 

 

 

Ceci est particulièrement précieux dans les régions très peu fréquentées par les navires et autres bouées météo, par exemple dans les mers du Sud de la planète. La fusée n’en sera que mieux calée pour une simulation plus proche de la réalité. Afin d’afficher une vraie gueule d’atmosphère !

 

O.C.
 

Un jour ou l’autre, on y verra plus clair dans nos bésicles. Rassurez vous, ceci n’est pas une pub, genre Johnny beuglant – ah que Jade doit en être terrorisée – ou Antoine gueulant dans sa chemise à fleurs, usée jusqu’au pistil. Le verre fumé ne protège plus seulement du soleil. Il superpose du virtuel au réel. C’est déjà demain et ça s’appelle la réalité augmentée.

 

À l’occasion de la Coupe de l’America, j’avais évoqué les lunettes de James Spithill. Grâce à celles-ci, le barreur de BMW Oracle / USA 17 disposait des données numériques de navigation dont il avait besoin (devant les yeux et non sous les yeux : c’est ce qu’on appelle l’affichage tête haute qui permet de regarder devant soi sans être obligé de se déconcentrer sur un écran déporté). Cependant, la réalité augmentée est destinée à aller beaucoup plus loin à bord des bateaux, comme elle le fait déjà depuis assez longtemps dans nombre de domaines, à commencer par le militaire, notamment dans l’aéronautique.

 

 

 

Les militaires utilisent la réalité augmentée pour nombre d’applications. Ici, afin de fournir au fantassin des informations relatives au terrain sur lequel il évolue et des données concernant l’ennemi (© DR)

 

 

Prochainement, dans ses lunettes ou sa visière, le barreur aura non seulement tous les paramètres chiffrés dont il a besoin mais aussi des éléments graphiques comme la matérialisation de la ligne de départ (associée au compte à rebours par exemple) ou des laylines (avec la distance à celles-ci et le temps restant). Le tacticien et les équipiers auront également accès à ces données ce qui facilitera encore la communication à bord et le calage optimal de chacun sur le timing à venir.

 

En outre, le régleur aura en 3D le profil idéal de voile, actualisé automatiquement, suivant des modèles préétablis, pour les paramètres mesurés par les capteurs du bord (à commencer par ceux du vent). Il aura alors un tracé de référence sur lequel adapter en permanence celui de la voile réelle dont il s’occupe, que celle-ci soit souple ou rigide . Quant au navigateur, il disposera de tous les éléments d’hydrographie, dont les dangers et les zones interdites, qui se superposeront au paysage devant l’étrave, ainsi que les chenaux clairement tracés sur l’eau !

 

Les efforts sur le matériel seront matérialisées en temps réel par des alarmes superposées aux pièces concernées, en chiffres ou en couleurs (mât, gréements dormant et courant, foils, bras de liaison…), autour de trois bouées comme sur un tour du monde. Tout ceci existe déjà dans l’informatique embarquée. Il reste « juste » (mettons quand même des guillemets eu égard à tous les problèmes restant à résoudre…) à le transposer dans les lunettes pour qu’en un seul coup d’oeil, l’utilisateur superpose l’analyse calculée à la réalité qu’il observe. Un jour, des éléments de météorologie locale comme les risées sur l’eau ou les rafales sous les nuages seront même soulignés à l’image.

 

Diverses recherches sont actuellement en développement pour faire évoluer les ECDIS (Electronic Chart Display and Information System), ces systèmes de navigation électronique (ou e-navigation) utilisés notamment sur les bâtiments de commerce. Le but est d’y synthétiser toutes les données numériques disponibles – non seulement les cartes électroniques ENC (Electronic Navigational Chart), les informations radar dont les cibles ARPA (Automatic Radar Plotting Aid) et celles provenant de l’AIS (Automatic Identification System) – mais aussi les textes (les Livres des feux par exemple).

 

 

 

Avec la réalité augmentée, l’AIS peut s’afficher directement sur les lunettes avec lesquelles vous regardez le bateau concerné ! (© DR)

 

 

Ce dernier point nécessite une structuration en amont, à commencer par une standardisation internationale des Instructions nautiques en cours de réflexion au sein du Groupe de travail sur la normalisation des publications nautiques de l’OHI (Organisation hydrographique internationale) et une norme renforcée pour l’échange électronique des données géographiques (ce sera la norme S 100 après la norme S 57).

 

En France, le Service hydrographique et océanographique de la Marine (SHOM) est pilote en la matière. Il fournit le fruit de ses travaux aux industriels qui travaillent sur ces futurs équipements et à l’Institut de recherche de l’École navale (IRENav) où le Groupe de recherche sur les SIG (Systèmes d’information géographique) est également en pointe.

 

Sachant que la réalité augmentée peut s’afficher sur des supports semi-transparents, clairs ou foncés, aussi différents que des lunettes, des jumelles, des visières de casques ou des vitres, on peut envisager d’en disposer sur ces dernières à la passerelle des grands navires. Même si parmi les solutions testées à l’heure actuelle, on utilise plutôt une caméra à l’étrave qui retransmet l’image réelle sur un ordinateur de bord où les paramètres virtuels sont incrustés, la réalité augmentée n’étant donc pas ici en vision directe.

 

 

 

Sur la vitre de la passerelle de ce bateau s’affiche – en superposition de la vision réelle du paysage – les éléments du balisage (chenal), les zones interdites, les dangers et la route à suivre avec les paramètres chiffrés de la navigation. La bonne réalité augmentée est celle qui sait se donner l’apparence de la simplicité afin de ne pas noyer l’utilisateur sous des informations inutiles. Mais qui sait aussi faire apparaître tout nouveau paramètre nécessaire à la prise de décision en temps réel. Cela nécessite un système d’information aussi fiable que sophistiqué et des modes d’affichage subtilement épurés (© DR)

 

 

Paradoxalement (parce qu’elle semble plus lourde mais c’est en apparence seulement), cette déviation du principe de la réalité augmentée sera peut-être celle que l’on verra un jour à bord des voiliers de croisière. Tandis que la version réellement portative, avec lunettes en vision tête haute, sera plus rapidement à la portée des coureurs les mieux lotis. Désormais, lorsque vous croiserez une star de la voile avec des lunettes noires, celles-ci ne cacheront peut-être pas que ses yeux…

 

O.C.
 

Pourquoi revenir sur la Coupe de l’America deux semaines après l’hallali ? Parce qu’il me semble que si l’on a salué à juste titre la remarquable réalisation de BMW Oracle et que Loïck Peyron a reconnu la supériorité de l’équipe « américaine » dans tous les secteurs du jeu (je mets des guillemets aux nationalités tant elles sont 1. hypocrites puisque le cosmopolitisme des équipages et des ingénieurs n’est plus à démontrer ; 2. ridicules quant à la polémique sur la nationalité des équipements) on n’a pas assez souligné certains aspects de la déroute d’Alinghi, étonnante à ce niveau de professionnalisme (mais pas unique dans l’Histoire, loin s’en faut). Une véritable cata… strophe même si je vous accorde que ce n’est pas très marrant

 

 

 

Alinghi sur une coque, martingale et safran bien dégagés de toute traînée dans l’eau : une image que l’on n’a pas beaucoup vu pendant les deux régates de la Coupe de l’America 2010. (© George Johns / Alinghi) 

 

 

Je vais néanmoins y aller de mon petit couplet qui fera un peu plus d’une strophe. Je ne reviendrai pas sur des « informations » d’après défaite qui tiennent parfois du ragot. Ni sur les choses qui ne peuvent être vérifiées, comme le poids d’Alinghi dont les spécialistes de l’America disaient qu’il était si léger qu’il allait ne faire qu’une bouchée du trimaran dans le vent faible, notamment au portant (voir ce qu’en pensaient, avant le début de la Coupe, certaines personnalités dans « Voiles & voiliers » n° 469 de mars 2010 : seuls Vincent Lauriot-Prévost et Franck Cammas, évidemment concernés au premier chef et forcément un peu subjectifs, mais aussi Michel Desjoyeaux, soulignaient qu’à moment de redressement équivalent, le trimaran était à leur avis plus léger).

 

Au final, mettre tout le différentiel sur le seul compte de l’aile me paraît aussi excessif. Si celle-ci est incontestablement déterminante pour la puissance, je crois que le châssis, les appendices et l’électronique embarquée ont également leur part dans le succès des uns et l’échec des autres. Sans oublier les énormes erreurs tactiques d’Alinghi qui permettent de demander si Brad Butterworth n’aurait pas fait la régate de trop (peut-être est-ce le manque de vitesse qui ne l’a pas rendu intelligent sur ce coup là) ?

 

 

 

L’ami Didier Ravon ayant été à Valence et ayant pu photographier Alinghi en détail sur la base du defender, il m’a gentiment fourni quelques photos. Celle du pied de mât et de ses capteurs montre qu’Alinghi avait aussi développé sa technologie propre (ce qui n’était pas douteux). Mais elle ne s’est pas exprimée sur l’eau. (© Didier Ravon) 

 

 

Je ne parlerai donc que des choses que l’on pouvait clairement voir en suivant les deux régates à l’écran et en les revoyant ici. Enfin je dis régates… mais cela met la seconde d’ennui à un prix prohibitif si l’on fait le ratio des investissements deux ans et demi durant (sans oublier les innombrables commentaires et les interminables procédures juridiques !) sur le temps passé bord à bord (l’ennui étant quand même compensé par le plaisir de voir naviguer si proprement le trimaran). Car Majesté – hormis le premier départ et le près de la seconde manche… avant qu’Alinghi ne soit au-delà de la layline sans même chercher le contact avec USA 17 – il y a peut-être eu un second mais il n’y a pas eu de régate (je tempère quand même mon dépit en n’oubliant pas que les écarts en temps sont à rapporter aux longueurs importantes des parcours, compte tenu des performances des multicoques).

 

D’abord, cette martingale de la poutre avant qui ne cessait de toucher l’eau, même quand il n’y avait pas de mer. Et ce safran au vent qui était en cavitation quasi permanente. Mais côté coups de frein, les plus flagrants résultaient de la grande difficulté qu’avait Alinghi à naviguer sur une coque et en ligne droite. Non seulement le trimaran allait plus vite et affichait un meilleur VMG au près et au portant, mais sa trajectoire était aussi beaucoup plus rectiligne quand le catamaran, moins rapide, parcourait plus de route en lacets et posait assez brutalement sa coque au vent en autant d’adhérences (les oscillations du vent y étaient sans doute pour une part mais le trimaran y était nettement moins sensible, le réglage de l’aile étant alors vraisemblablement plus performant que le jeu permanent sur le chariot de grand-voile du catamaran ?).

 

 

 

Bien que carénée, la martingale traînait de l’eau plus que de raison… (© Didier Ravon)

 

 

Même lorsque Loïck Peyron était à la barre, le phénomène amoindri pouvait exister. L’incontestable talent du Français (sur le premier bord de la seconde manche, il était devant James Spithill et ce fut la seule fois avec le joli départ de la première manche, après la pénalité) ne pouvait empêcher de brutales posées de temps à autre. Ce qui laisse penser qu’il y avait un problème non seulement sur la plateforme (voir ici ce que dit Loïck des alarmes de structure allumées pendant toute la régate mais je m’interroge là aussi sur le sérieux de la chose… car cela réduit quand même de façon extraordinaire les plages d’utilisation d’Alinghi qui risque de finir en pot de fleur à l’entrée de Genève ) mais aussi sur les voiles.

 

À propos de Loïck Peyron, je suis surpris par ses déclarations relatives à la force du vent (s’agit-il bien du vent réel à 10 mètres… qui n’est évidemment pas du tout le même que le vent apparent à 60 mètres !) car il semble quand même que les deux courses se soient en réalité disputées dans les plages de vent plutôt favorables à Alinghi. Du moins quant aux considérations théoriques d’avant l’arrivée à Valence. Jusqu’aux premières minutes de la confrontation initiale sur l’eau, seules les équipes – connaissant leurs vitesses cibles – savent ce qu’est le potentiel de leur propre bateau. En dépit de l’espionnage lors des entraînements (où on en garde toujours sous le pied), elles ignorent ce qu’est celui de l’adversaire. Après, c’est plié et bien trop tard, surtout sur deux manches gagnantes.

 

 

 

Un modèle radiocommandé sur la base d’Alinghi. Quand on n’a plus que cela (© Didier Ravon)

 

 

Cela explique sans doute en partie le psychodrame de la seconde course que les « Suisses » ont tenté en vain d’empêcher (on a failli en venir aux mains sur le bateau comité…). Entre-temps, ils avaient découvert la terrible réalité de leurs déficits dans tous les secteurs du jeu, surtout dans ceux où ils étaient les plus confiants, comme la descente au portant dans le petit temps (à ce propos, la vidange des ballasts d’Alinghi n’aurait-elle pas été bien tardive ?). Selon Le Grand Robert, la martingale désigne aussi une « manière de jouer qui consiste à miser à chaque coup le double de ce qu’on a perdu sur le coup précédent » Disons qu’à l’instar de son batifolage dans la zone de départ, faute grossière ou acte manqué lui ayant valu sa seconde pénalité, Alinghi n’était pas pressé de jouer ce va-tout…

 

O.C. 

Bon d’accord, après avoir magistralement poussé Alinghi à la faute sur la ligne (le tirage au sort pour une entrée tribord, c’est comme gagner au loto), BMW Oracle/USA 17 s’est fait scotcher tandis que le catamaran prenait un très joli départ. Mais après, quel envol du trimaran noir !

 

 

 

Le trimaran noir a survolé la première régate, non seulement au près mais aussi au portant ! (© Gilles Martin-Raget / BMW/Oracle Racing) 

 

 

Très vite, la remarquable retransmission télévisée sur le Net, avec une excellente gestion des images virtuelles et des chiffres fournis par la télémétrie, permettait clairement de voir que le VMG du challenger survolait celui de son adversaire contre le vent… À la barre, James Spithill était le roi du monde.

 

La réelle surprise fut qu’il en était de même au portant et dans une force de vent qui était censée avantager Alinghi. La part de l’aile est sans aucun doute déterminante mais il me semble que beaucoup d’autres paramètres seraient à comparer. La deuxième régate apportera peut-être des réponses (et une éventuelle troisième ?).

 

En attendant, je voudrais vous parler des lunettes de James Spithill. Elle utilisent la technologie de la réalité augmentée, c’est-à-dire d’incrustation en temps réel de l’image virtuelle sur la réalité. Celle-ci est notamment utilisée depuis longtemps dans les avions de chasse où les choses vont si vite que les pilotes ne peuvent se distraire un instant de ce qui se passe devant (on retrouve cette technique dans les casques à visière et autres lunettes aux applications militaires mais aussi de plus en plus dans notre vie quotidienne).

 

 

 

La réalité augmentée est utilisée depuis longtemps dans les avions de chasse pour répéter les paramètres fondamentaux de navigation ou de tir sur la visière du casque du pilote ou comme ici, sur la coupole du cockpit (© DR)

 

 

La réalité augmentée permet ainsi au barreur du trimaran de disposer des paramètres de navigation devant les yeux (et non sous les yeux), en n’ayant jamais à baisser le regard vers des répétiteurs, donc en ayant en permanence l’oeil sur l’aile et sur sa voile d’avant quand elle est en place.

 

Ces lunettes sont reliées à un mini ordinateur stocké dans le sac à dos noir que l’Australien porte sur sa combinaison blanche et qui contient également les batteries nécessaires à l’alimentation du système. On imagine qu’il doit faire attention lorsqu’il court d’un bord à l’autre dans un virement, laissant pour un instant la barre nouvellement sous le vent à un homme de la cellule arrière. Faudrait pas qu’il se ramasse et finisse comme son équipier, chargé de débarquer la valise de réception des données météo juste avant la procédure de départ, naufragé volontaire dans l’eau froide de Valence en hiver, dont on voyait qu’il intéressait moins ses camarades que la précieuse caisse jaune !

 

 

 

Le système des lunettes et du sac à dos se voit bien sur cet agrandissement d’un portrait de James Spithill (© Gilles Martin-Raget / BMW/Oracle Racing)

 

 

À propos de données, il se dit qu’il y aurait près de 250 capteurs à bord du trimaran qui produiraient 26 000 informations à la seconde ?! Il est vrai que Larry Ellison est le patron d’Oracle, leader des bases de données Spithill ne peut évidemment pas lire tous ces paramètres mais il peut afficher ceux qui ont un sens à la barre comme l’angle de safran, les vitesses cibles et le rendement sur celles-ci, les distances aux laylines, ou pendant la procédure de départ, le chronomètre…

 

Le gain de poids d’un tel système est non négligeable par rapport à un réseau câblé. Il s’est imposé aux hommes de BMW Oracle qui pour nombre d’entre-eux (c’est vrai pour beaucoup d’autres dans le monde de la voile), tels Larry Ellison, Russell Coutts ou James Spithill, ont leur licence de pilote. Top Gun Guys.

 

O.C.
 

Jules Verne aurait aimé. L’auteur du Tour du monde en 80 jours se serait sans doute passionné pour les trimarans géants qui visent le Trophée portant son nom… en moins de 50 jours. Et pour la confrontation des modèles numériques de prévision, cause de tempête sous les crânes de Marcel Van Triest et de Sylvain Mondon, routeurs respectifs de Pascal Bidégorry et de Franck Cammas. Avec l’espoir déçu – même s’il était ténu – d’un départ vendredi 22 janvier, c’est une attente de plus de deux mois qui se prolonge pour Banque populaire 5 et de près de trois semaines pour Groupama 3, revenu de Capetown et réparé au début du mois de janvier.

 

Le propos de ce billet n’est pas d’analyser les fenêtres possibles, leurs ouvertures (plus ou moins entrebâillées…) et leurs fermetures. Je veux plutôt souligner le problème de la stabilité ou de l’instabilité de la prévision qui est au coeur de l’évaluation du risque. Or, la dite prévision doit intégrer des systèmes aussi différents que la situation synoptique entre Ouessant et la latitude théorique de l’alizé portugais, l’alizé proprement dit entre Madère et au-delà de la latitude du Cap Vert (le tout étant conditionné par la position de l’anticyclone des Açores), le positionnement en longitude pour le passage du Pot-au-Noir puis pour le contournement de l’anticyclone de Sainte-Hélène. Étant entendu que – avec ces bateaux capables d’atteindre l’équateur en cinq jours et demi – les modèles numériques de prévision permettent de faire tourner des routages prévoyant, avant même le départ, la synchronisation à dix jours avec la première perturbation qu’il faudra accrocher pour pénétrer dans les Quarantièmes rugissants et l’océan Indien !

 

 

 

À l’instar de cette prévision du vent moyen en surface (c’est-à-dire à 10 mètres d’altitude, en noeuds) – prévu à 7 jours sur la base de la situation du 22 janvier à 12h00 Zoulou (UTC) – le modèle mondial américain GFS (Global Forecast System) fournit des données jusqu’à 384 heures soit 16 jours… mais au-delà de 7 jours, le risque d’erreur devient élevé. Si la situation est instable, la prévision peut s’avérer fausse bien avant ! (© www.wetterzentrale.de)

 

 

Ce qui se passe en surface (au niveau moyen de la mer) – et qui nous est immédiatement perceptible – est pour l’essentiel dépendant de ce qui se joue en altitude. Aussi, l’atmosphère est-elle modélisée en trois dimensions, à différents niveaux. Une surface isobare réunit ainsi, à un instant donné, tous les points de l’atmosphère où la pression atmosphérique est égale à une valeur donnée. De bas en haut, outre la surface au niveau moyen de la mer, les plus significatives de ces valeurs, internationalement fixées, sont les surfaces isobares standard de 850, 700, 500, 300 et 200 hPa (les modèles utilisent beaucoup d’autres niveaux intermédiaires). Aux latitudes moyennes, elles correspondant respectivement à des altitudes d’environ 1 500, 3 000, 5 500, 9 100 et 11 800 mètres.

 

Le niveau 500 hPa est le plus courant, parce qu’il est à mi-hauteur de l’atmosphère et que les déplacements des centres d’action se déterminent à cette altitude. Suivant le même principe que pour les cartes en surface, des cartes d’analyse et de prévision sont établies pour les différentes surfaces isobares standard, visualisant ainsi une véritable topographie de l’atmosphère aux altitudes moyennes correspondantes, et mettant en valeur des figures isobariques d’altitude (on parle ainsi d’un anticyclone au niveau 500 hPa ou d’un thalweg au niveau 850 hPa). Sur ces cartes, les isohypses sont des lignes reliant tous les points pour lesquels la pression de référence est à une même altitude cotée, pour la ligne considérée. Cette cote est donnée en décamètres géopotentiels, les isohypses étant généralement tracées tous les 4 décamètres.

 

Le mètre géopotentiel (mgp) (ou gpm pour geopotential meter en anglais) – que l’on assimile ici au mètre pour simplifier – est donc l’unité de cotation de l’altitude géopotentielle (le géopotentiel) pour tracer le « relief » des surfaces isobares sur les cartes d’altitude (exemple : sur une carte 500 hPa, l’isohypse 536 relie tous les points de pression 500 hPa qui sont à l’altitude 536 décamètres, c’est-à-dire à 5 360 mètres, tandis que l’isohypse 568 relie tous les points de pression 500 hPa qui sont à 5 680 mètres). Les règles établies en surface restent valables en altitude, notamment la loi de Buys-Ballot, et le principe d’un vent géostrophique d’autant plus fort que l’écartement est faible entre les isohypses (mais sans mode de calcul contrairement au gradient de pression).

 

 

 

Pour illustrer un seul aspect du casse-tête auquel doivent faire face les routeurs, il est rare que les modèles soient parfaitement d’accord entre eux. Sur la base de la situation du 22 janvier à 12h00 UTC, cette prévision à 120 heures, pour le 27 janvier à 12h00 UTC, donne la pression en surface (bodenbruck en allemand), la température (en °C) et l’altitude géopotentielle, en décamètres géopotentiels (gpdm), par le modèle mondial américain GFS (en haut) et par le modèle du Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF en anglais, en bas). Sans compter les autres modèles à consulter et toutes les sources complémentaires ! (© www.wetterzentrale.de)

 

 

Permettant de voir des phénomènes quasi invisibles en surface, comme les jets (courants d’altitude) ou la naissance d’une perturbation (cyclogenèse), les cartes en altitude sont plus délicates à utiliser que celles en surface. Mais elles sont très précieuses, à l’instar des cartes 500 hPa. Aux latitudes tempérées, elles permettent, par l’écartement des isohypses, de prendre la mesure de la vitesse de déplacement des phénomènes, et par la forme de ces mêmes isohypses, d’évaluer le type d’évolution des dits phénomènes. La comparaison avec les modèles numériques de prévision permet aussi d’évaluer si on a affaire à une prévision stable (convergence entre les deux documents) ou plutôt à une prévision instable (divergence entre les deux documents), plus aléatoire.

 

Estimée a priori par un indice de confiance, la fiabilité de la prévision dépend a posteriori du fait que son contenu advient ou non, plus ou moins tôt ou tard, avec une intensité plus ou moins forte. Elle est jugée en la comparant aux observations, sans négliger l’homogénéité sur la zone concernée (exemple : plus ou moins de nuages que prévu selon la sous-zone).

 

Cette connaissance de la vie de l’atmosphère en altitude n’est pas seulement essentielle pour les routeurs. Elle sert également à bien caler le modèle numérique de prévision, lors de la phase d’assimilation. Le travail d’amont pour alimenter le modèle en données fiables est un aspect majeur du savoir-faire des prévisionnistes. Comme une fusée, le modèle doit être parfaitement calé afin de partir sur la bonne trajectoire. Pour prolonger cette comparaison spatiale, des corrections sont même possibles afin qu’il atteigne sa bonne orbite. Des outils sont ainsi développés pour assurer le contrôle et le pilotage des modèles numériques de prévision, en évaluant ceux-ci. Les valeurs à l’instant initial du lancement de la prévision, pour une échéance donnée, constituent l’ensemble des données initiales de cette prévision. Cette situation est appelée l’état initial de l’atmosphère. Un état originel dont les hommes du Trophée Jules Verne aimeraient bien s’extraire !

 

O.C.
 

Le GPS n’est pas ce que l’on croit. C’est de Guerre Par Satellite qu’il s’agit. Pour s’en convaincre, une comparaison de chiffres suffit. Le budget annuel de la NASA (la National Aeronautics and Space Administration) est de 18 milliards de dollars (contre 4 milliards d’euros pour les budgets publics consacrés annuellement au domaine spatial en Europe, dont 1,4 milliard en France) tandis que les États-Unis consacrent 25 milliards de dollars par an à leurs investissements militaires dans l’espace (contre 1 milliard d’euros annuels en Europe, dont 400 millions en France). Cela confirme combien le spatial civil découle pour une large part de son homologue stratégique.

 

Mis en service par le Department of Defense (DoD) des États-Unis en 1978, le GPS (Global Positioning System) est le plus ancien système de radiolocalisation à l’échelle du globe, parmi les systèmes de radionavigation par satellite composant le GNSS (Global Navigation Satellite System). Sa constellation est constituée d’un minimum de 24 satellites défilants (hors développements en cours), placés par groupes de 4, sur 6 plans orbitaux inclinés de 55° sur l’équateur. Ils y évoluent en orbites quasi circulaires, à 20 200 kilomètres d’altitude, et sont contrôlés par des stations terrestres.

 

Connaissant la position de ces satellites, grâce à ses éphémérides, un récepteur GPS mesure le signal doppler des signaux détectés. Le principe de fonctionnement est donc basé sur la mesure des distances entre les satellites visibles et le récepteur. Le calcul du temps mis par les signaux pour parvenir à celui-ci permet d’établir la distance à chaque satellite. Elle se traduit par un cercle imaginaire à la surface de la Terre. À l’intersection des cercles se trouve le récepteur, en 2 dimensions ou 2D (latitude/longitude) avec 3 cercles, et en 3 dimensions ou 3D (latitude/longitude/altitude), avec 4 sphères de positionnement.

 

 

 

Les 24 satellites défilants du système GPS évoluent avec une période de 11 heures et 58 minutes, de façon à ce que de n’importe quel point de la planète, 4 satellites soient toujours visibles à plus de 15° d’élévation au-dessus de l’horizon (© SHOM).

 

 

Introduit en navigation maritime civile à l’extrême fin des années 1980, le GPS s’est généralisé d’une façon impressionnante ces vingt dernières années (avec la même évidence qu’Internet). On le trouve désormais partout, non seulement à bord des avions et des bateaux, dont nos voiliers de plaisance, mais aussi dans les voitures et bien d’autres mobiles terrestres, jusque dans les équipements électroniques les plus miniaturisés. La gestion de flottes (armement maritime, transport routier, bus, taxis…) et les grands réseaux d’infrastructures qui nécessitent une synchronisation horaire (téléphonie, énergie, finance…) l’emploient également.

 

Le positionnement permanent est donc omniprésent dans la quasi totalité de nos activités. L’économie en dépend désormais si étroitement qu’il serait quasiment impossible de revenir en arrière. Surtout, elle serait très vulnérable en cas de conflit. Ceux qui détiennent les clés du système, en clair les militaires américains, pourraient paralyser une bonne partie des activités humaines…

 

Trois types de positionnement sont fournis par le système GPS, suivant des codes différents. Le PPS (Precise Positioning Service) correspond au signal militaire bi-fréquence (code P(Y)). Crypté et résistant à un léger brouillage, il offre une précision horizontale pouvant atteindre 1 à 5 mètres. Il est réservé aux militaires de l’OTAN (Organisation du traité de l’Atlantique Nord dont la France vient de réintégrer le commandement intégré) et à quelques autres « amis » des États-Unis. Le deuxième signal du GPS est réservé à la navigation aérienne. Enfin, le troisième – mono-fréquence (code C/A), donc moins précis et plus vulnérable au brouillage – correspond au SPS (Standard Positioning Service). Il est destiné aux usages civils, notamment au grand public (c’est celui que nous utilisons). Sa dégradation volontaire, baptisée disponibilité sélective (Selective Availabity ou SA), a été supprimée le 1er mai 2000.

 

 

 

Le signal GPS peut être brouillé à tout instant et réduire à néant l’acquisition des satellites (© Garmin/Olivier Chapuis).

 

 

En cas de conflit, la dégradation pourrait être rétablie. Un brouillage du signal civil serait effectué par les États-Unis, au moins pour telle ou telle partie du globe afin d’en interdire l’usage à un adversaire. C’est déjà le cas dans les régions où les Américains font la guerre toutes ces dernières années (Irak et Afghanistan où la France est également engagée).

 

Un tel brouillage est possible localement. En effet, le signal GPS étant très faible en mono-fréquence, un simple émetteur d’une dizaine de watts peut le brouiller sur plusieurs dizaines de milles. C’est donc à la portée d’un ennemi peu équipé, comme la possibilité de leurrer un signal pour détourner un missile guidé par GPS. La vente de brouilleurs se multiplierait sur Internet (c’est en tout cas ce qu’affirment les lobbies sécuritaires et les marchands d’armes) et le complexe militaro-industriel fait tout ce qu’il faut (on peut lui faire confiance…) pour engager les mesures visant justement aux contre-mesures (il est beaucoup plus difficile et technologique d’empêcher le brouillage que de brouiller).

 

Tout cela a conduit l’OTAN à définir le concept de NAVWAR (Navigation Warfare ou Guerre de la navigation). Sur un théâtre d’opérations, il consiste à brouiller non seulement tous les signaux ennemis, mais aussi les signaux amis ouverts au public. Il prévoit ainsi un nouveau signal GPS bi-fréquence (le code M qui remplacera le code P(Y)), plus puissant et moins vulnérable. Lors de sa mise en service, prévue en 2016, il imposera aux militaires de changer leurs récepteurs GPS.

 

 

 

Depuis 1989 environ, la navigation au GPS s’est progressivement banalisée en navigation maritime civile. Cela n’exonère pas de la tenue de l’estime, d’une navigation à vue par relèvements, voire de la navigation astronomique (© Olivier Chapuis).

 

 

Dans ces conditions, il est indispensable que l’Europe ne reste pas totalement tributaire des États-Unis. Elle a donc décidé d’avoir son propre système de navigation par satellite. Non sans mal. Initié officiellement par la Commission européenne en 2000 (pour la finalisation du projet), Galileo – piloté par l’Agence spatiale européenne (ESA) – est ainsi resté en panne en 2006 et 2007, à cause des rivalités entre les grands groupes privés du consortium chargé d’en payer et d’en assurer le lancement.

 

Le géant franco/allemand de l’aérospatiale EADS, le français Thales, le britannique Inmarsat, l’italien Finmeccanica, les espagnols AENA et Hispasat, et l’allemand Deutsche Telekom avaient conduit les pouvoirs publics à reprendre le contrôle financier du dossier en juin 2007. Alors qu’il était menacé d’un coup d’arrêt total, en cumulant près de cinq années de retard et des dépassements budgétaires considérables (près d’un milliard d’euros !), Galileo avait enfin bénéficié d’un accord, entre le Parlement européen et les ministres du Budget des vingt-sept pays membres.

 

Le 23 novembre 2007, pour mener à bien ce projet technologique majeur, l’Union européenne a débloqué 2,4 milliards d’euros sur des fonds publics, en plus du milliard déjà engagé. Le 30 novembre, les mêmes avalisaient le plan industriel garantissant une certaine égalité dans l’attribution des futurs contrats aux entreprises des différents états impliqués dans ce programme, à commencer par celles citées ci-dessus qui en assureront l’exploitation.

 

 

 

Ayant pris au moins 5 ans de retard, Galileo devrait être opérationnel fin 2012 ou en 2013, sous l’égide de l’Agence spatiale européenne (© ESA). 

 

 

Galileo sera le complément du GPS au sein du GNSS mondial, avec le GLONASS (Global Orbitography Navigation Satellites System) russe (lancé en 1982) et le projet en cours de développement par la Chine (d’autres systèmes de navigation par satellite régionaux sont en cours, au Japon, ou en projet, en Inde). Utilisant un référentiel géodésique commun avec le GPS et le GLONASS, le WGS 84 (World Geodetic System établi en 1984), Galileo sera compatible avec eux, de façon à utiliser indifféremment sur son récepteur des satellites de l’une ou l’autre constellation.

 

La précision optimale du signal Galileo sera supérieure à celle du GPS civil qui est de 5 à 10 mètres mais de 1 à 5 mètres pour le GPS différentiel. Celui-ci est corrigé et amélioré par des stations à terre (GPS différentiel terrestre) ou par satellites, comme le WAAS (Wide Area Augmentation System) autour des États-Unis. En Europe, c’est EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service), initié en 1994 et opérationnel depuis 2004, du cercle polaire à la Méditerranée incluse et jusqu’au milieu de l’Atlantique.

 

Outre l’usage gratuit de Galileo (OS pour Open Service) – comme pour le GPS actuel mais avec une précision horizontale de moins de 4 mètres en bi-fréquence et de moins de 5 mètres en mono-fréquence – Galileo diffusera aussi des signaux plus précis et plus stables (jusqu’à 10 centimètres en précision horizontale !). En plus de celui destiné à la sécurité dans le transport aérien, maritime ou terrestre (Sol pour Safety of Life Service) et de celui dévolu aux secours (SAR pour Search and Rescue, chaque satellite étant équipé d’un transpondeur COSPAS-SARSAT), ces signaux seront payants (CS pour Commercial Services) ou dévolus au service public réglementé (PRS pour Public Regulated Service). Crypté et robuste, ce dernier sera destiné en priorité aux utilisateurs remplissant une mission de service public, très dépendants de la précision, de la qualité du signal et de la fiabilité de sa transmission (services d’urgence, transports de matières dangereuses…). Utilisant des récepteurs spécifiques, il sera surtout l’équivalent du PPS code M du GPS pour son usage militaire.

 

 

 

La phase de déploiement et de tests grandeur nature de Galileo a débuté le 28 décembre 2005, avec le lancement réussi – depuis Baïkonour (Kazakhstan), par un lanceur Soyouz – du premier satellite, baptisé Giove A (© ESA). 

 

 

À terme, la constellation Galileo comptera trente satellites, en orbite circulaire à 23 222 kilomètres d’altitude, et il reste donc du travail avant que le système soit opérationnel. Cela pourrait être le cas fin 2012, plutôt en 2013, le conditionnel restant de rigueur tant les prévisions ont été démenties jusqu’à maintenant ! Les retombées attendues sont potentiellement considérables mais il reste à les définir toutes d’un point de vue scientifique et commercial et à avaliser une politique tarifaire commune. La guerre n’est donc pas seulement électronique mais aussi économique, cette fois entre GPS et Galileo qui entend bien lui tailler quelques croupières.

 

Compte tenu des besoins relativement modestes de la navigation maritime pour lesquels une précision métrique est amplement suffisante – ce qui n’est pas forcément le cas pour un suivi individuel en ville, par exemple, ni même pour l’atterrissage d’un avion – on peut espérer que ce principe de la gratuité sera bien respecté au final mais rien n’est encore définitivement acquis en la matière…

 

Quant à l’équipement des militaires, il est par contre déjà parfaitement planifié. En France, le programme Oméga, alias Opération de modernisation des équipements GNSS des armées (celles-ci aiment vraiment trouver des acronymes…), vise à leur fournir des récepteurs compatibles GPS/Galileo (près de soixante satellites, pour une couverture terrestre inégalée, avec redondance de fréquences pour la sécurité) à partir de 2016 (pour tous les systèmes d’armes dont les missiles, les drones et jusqu’au moindre fantassin). Ils seront capables de détecter les brouillages et de résister aux leurres. Tel n’est pas le cas d’un récepteur GPS civil qui, dans ce même cas, n’afficherait plus de position ou pire, en donnerait une erronée, sinon basée sur l’estime. On le savait mais c’est plus vrai que jamais : notre navigation électronique est bel et bien tributaire du bon vouloir des militaires…

 

O.C.
 

Monsieur de La Palisse ne renierait pas cette tautologie ouverte à tout vent : le calcul du vent réel dépend d’une bonne mesure du vent apparent. En la matière, les équipes de la Coupe de l’America, très cosmopolites, ont plusieurs longueurs d’avance mais la communication s’avère assez étanche avec l’univers de la course au large en solitaire, plutôt franco-français (même si les Anglais y sont bien revenus).

 

N’étant pas impliqué dans la « Cup » comme peut l’être une compagnie anglo-saxonne beaucoup plus développée à l’international, en l’occurrence le Britannique B&G – qui équipe aussi la totalité de la flotte de la Volvo Ocean Race et qui est l’une des divisions de Navico, le leader mondial de l’électronique maritime grand public avec l’américain Raymarine – le petit poucet NKE (même s’il se développe à l’export, disons Astérix face aux légions anglo-saxonnes JJJ) est parti sinon d’une page blanche du moins d’un corpus nettement moins fourni que celui dont dispose son concurrent anglais.

 

Pour la réalisation du nouveau système de pilote NKE, les démarches avaient ainsi commencé il y a six ans, le programme de Recherche & développement avait été défini voici quatre ans et la réalisation a réellement débuté trois ans avant le Vendée Globe avec la fabrication du nouveau processeur, l’intégration de la centrale inertielle et la rénovation du capteur vent, c’est-à-dire de la girouette-anémomètre. J’ai raconté dans l’épisode 2 que cela avait duré jusqu’au dernier moment ou presque aux Sables d’Olonne.

 

C’était d’ailleurs le cas chez B&G qui a lui aussi fait un bond technologique, notamment en matière de débruitage du vent et d’augmentation de la réactivité du système de pilote H 3000. La société britannique livrait encore des éléments à la veille (ce n’est pas une formule !) du départ du Vendée Globe (voir l’épisode 1 pour les statistiques des deux marques dans la course), notamment à Sébastien Josse (l’un des pilotes d’essai maison) et à Loïck Peyron. On a vu enfin que le développement n’est pas terminé, les équipes les plus avancées réalisant sans cesse des programmes informatiques maison (voir l’épisode 3), par exemple celle de Jean-Pierre Dick pour nourrir le processeur de ses pilotes B&G.

 

 

 

Sébastien Josse sur BT est l’un des coureurs qui ont le plus contribué au développement du système de pilote de B&G pour le Vendée Globe, B&G dominant le marché international de la régate et de la course au large en équipage. Leader historique dans le domaine des pilotes automatiques intelligents, NKE est l’une des très rares entreprises françaises d’électronique à défier les géants anglo-saxons (© BT Team Ellen / Bernard Gergaud / SeaSailSurf).

 

 

 

À 7 Hz, la girouette-anémomètre NKE n’était plus assez rapide pour alimenter le calculateur à une cadence suffisamment élevée. Le nouveau capteur délivre du 25 Hz soit 25 données brutes par seconde (la fréquence varie sur le bus selon la charge de celui-ci – plus il y a de capteurs et d’afficheurs plus l’information circule lentement – mais un canal rapide pour le vent garantissait du 7 Hz dans la génération précédente du Vendée Globe 2004-2005). Si toute l’électronique qui s’y trouve a été changée, il ne se distingue extérieurement du précédent que par quelques détails tels que des godets plus écartés sur l’anémomètre.

 

Afin d’assurer la précision indispensable dans la mesure de la vitesse du vent apparent (donc dans le calcul du vent réel), l’anémo a fait l’objet de recherches poussées sur les roulements et sur l’huile. Même chose pour la partie girouette où les valeurs angulaires sont désormais mesurées par ce capteur haute résolution et lues au dixième de degré sur les afficheurs eux aussi en haute résolution (pour assurer une précision d’un degré, il faut bien intégrer les dixièmes dans le calcul de la moyenne).

 

La fréquence de 25 Hz est garantie pour le capteur vent sur un canal prioritaire et synchronisée de façon à ce que le processeur reçoive bien des informations de vitesse, d’accélération et de giration du bateau d’une part, d’angle et de vitesse du vent d’autre part, qui soient toutes celles du même instant « t » afin que les calculs soient basés sur des paramètres fiables et que les corrections envoyées au vérin par le calculateur soient pertinentes.

 

 

 

Le nouveau capteur Anémo-girouette HR (pour Haute résolution) – ici dans sa version Carbowind placé à 110 centimètres au-dessus de la tête de mât – a été l’objet de recherches poussées sur la forme des godets de l’anémomètre et sur l’huile employée, afin de garantir une mesure fiable de la vitesse du vent apparent dès 2 noeuds, avec une résolution de 0,2 noeuds, et de l’angle avec une résolution de 0,1° (© NKE).

 

 

 

Comme on l’a déjà vu, l’intelligence du pilote est désormais intégrée au nouveau processeur. Le calculateur du Gyropilot 2, tel qu’il avait été lancé pour le Vendée Globe 2004-2005, est bien conservé à bord mais il est asservi au Processor HR qui calcule et diffuse à 25 Hz les consignes de barre au calculateur du Gyropilot 2 réglé en mode Barre. Alors qu’il était considéré il y a seulement quatre ans comme le calculateur de référence et qu’il était déjà qualifié « d’intelligent » (tel que l’avait été son grand frère, celui du Gyropilot né en 1994), le calculateur du Gyropilot 2 n’a plus qu’un rôle d’actionneur du vérin : il transmet la consigne d’angle de barre, la mesure de ce même angle et celle de la consommation électrique.

 

Celle-ci est deux à trois fois inférieure grâce au vent débruité et aux coups de barre donnés à bon escient. Les utilisateurs du Gyropilot traditionnel savent combien le réglage du gain supérieur ou égal à 4 qui enclenche le gyromètre se traduit par une hausse importante de l’activité du vérin et de la consommation. Avec le nouveau système de pilote, le réglage du gain ne concerne plus la réactivité mais la quantité d’angle de barre (exemple : avec un vent mal débruité, le calculateur pouvait estimer la correction nécessaire à 2° mais il s’avérait aussitôt qu’elle était en réalité de 4° d’où la remise en route du vérin mais avec un temps de retard et ainsi de suite…).

 

Le vérin est ainsi beaucoup moins sollicité et son activité réduite diminue d’autant la demande d’ampères. Dans le cas de vérins hydrauliques (les plus utilisés, parce que les plus puissants et les plus fiables), la pompe hydraulique, alimentée électriquement n’est ainsi démarrée par le système que lorsque le besoin le justifie (il y a aussi à bord des vérins électriques qui ont un temps de réaction un peu plus rapide et laissent la barre plus douce quand le pilote est en stand-by).

 

 

 

Les utilisateurs du Gyropilot traditionnel savent combien le réglage du gain est essentiel pour les performances, lorsque le gyromètre est enclenché à partir du niveau 4. Cela accroît considérablement la consommation électrique (© Olivier Chapuis).

 

 

 

Je l’ai évoqué pour les logiciels : tout est enregistré pour être analysé et cela fait beaucoup de données puisque à 25 Hz, le journal des données (Data log) compte 25 lignes par seconde. Cela fait beaucoup sur un Vendée Globe même si une mémoire morte de 16 Go suffit, soit avec une clé USB soit avec des mémoires flashes plus fiables. D’autant plus que le journal compte autant de colonnes que de canaux sur le bus, lequel peut en accumuler… une bonne soixantaine !

 

Autant dire que le débriefing peut s’avérer fastidieux, si bien qu’un programme de compression est mis au point pour ne produire l’enregistrement qu’à 1 Hz. C’est amplement suffisant pour analyser le comportement du système de pilote, au moins en manuel sur un tableau Excel, à moins d’utiliser un programme d’analyse. Ces enregistrements permettent aux équipes les plus performantes (comme Mer agitée pour Michel Desjoyeaux) de prévoir leurs propres développements. Ils permettent aussi de faire remonter à NKE les problèmes survenus.

 

 

 

Michel Desjoyeaux est l’un de ceux qui ont fait progresser NKE depuis quinze ans. Notez ici le boîtier Gyropilot Graphic fixé à plat-pont devant le poste de barre et à droite le répétiteur de la centrale de navigation, de type TL 25 ou Jumbo, qui est monté d’une façon originale sans incrustation dans une cloison (© NKE).

 

 

 

Cependant, le véritable problème est bien de prendre le temps – donc l’argent – de mettre les compétences adéquates au service de l’analyse pertinente de cette masse de données ! Le plus simple et le plus fiable pour être sûr que ces données seront effectivement exploitées est l’analyse en temps réel. Mais cela nécessite de développer les programmes adéquats (si des ingénieurs peuvent s’y consacrer sur une Coupe de l’America ce n’est évidemment pas le cas en solitaire !) et demande encore plus de moyens.

 

Même s’il n’est pas le seul (comme je l’ai déjà indiqué, j’aurais pu parler des progrès également importants qui ont été réalisés chez le concurrent B&G et par d’autres industriels ou artisans mais le choix était de parler du bateau vainqueur), le nouveau système de pilote NKE permet de pousser les bateaux plus loin en solitaire. En guise de point final à ce feuilleton, disons qu’à ce jeu là, Michel Desjoyeaux est le virtuose ayant su le mieux exploiter ce nouvel instrument… à vent.

 

O.C.